Méga-séismes: rôle de la géométrie des zones de subduction

Les méga- séismes? 

les méga-séismes sont des séismes de magnitude supérieure à 8,5
Où se produisent-ils?
Ils se produisent très majoritairement sur les failles de subduction, là où une plaque tectonique passe sous une autre plaque.
RAPPEL
  • Les subductions correspondent à des plongements très profonds de la lithosphère ; elles mettent en mouvement les plaques lithosphériques (au moins les plaques rapides)
  • Les dorsales ne correspondent pas à des remontées de manteau s’enracinant profondément, mais à des remontées superficielles, initiées par le déplacement des lithosphères, simplement pour compenser leur écartement relatif.
  • Les dorsales ne participent pas (ou peu) à la mise en mouvement des plaques
  •  Droits réservés - © 2010 S. Labrosse, P. Thomas

      Droits réservés – © 2010 S. Labrosse, P. Thomas

Cependant, les méga-séismes  ne semblent pas se produire avec la même probabilité tout le long de ces zones : les méga-séismes se produisent essentiellement sur les failles les plus planes

méga-séismes / plaques

« Les zones de subduction telles que celles des Philippines, des Salomon, ou de Vanuatu ne semblent pas propices à la génération de méga-séismes. D’autres telles que celles du Pérou, de Java ou du Mexique, qui n’ont pas connu de très grands séismes au cours des 200 à 300 dernières années, semblent en revanche réunir des conditions favorables pour qu’un méga-séisme se produise dans le futur. » source CNRS

La découverte de ce nouvel indicateur de géométrie des failles  devrait donc rendre plus pertinentes la surveillance et la prévention du risque sismique et du risque de tsunami.

Source partielle/CNRS

Les séismes lents peuvent déclencher des secousses puissantes

Les séismes lents peuvent déclencher des secousses dans les zones de subduction

Dans les zones de subduction, où une plaque tectonique plonge sous une autre, des glissements lents et imperceptibles appelés « séismes lents » peuvent déclencher un peu plus loin des secousses puissantes. C’est ce que viennent de montrer des chercheurs du CNRS, de l’Université Grenoble Alpes et de l’IRD, en collaboration avec des collègues de l’université de Mexico (Mexique). Leur étude est publiée le 3 octobre 2016 dans la revue Nature Geoscience.

NB: voir le cours sur la tectonique des plaques

Les séismes lents ont été découverts il y a une vingtaine d’années

Les séismes lents sont des glissements imperceptibles qui durent quelques semaines à quelques mois, ne génèrent pas d’ondes sismiques et ne provoquent pas de dégâts.
Pourtant, ils peuvent libérer autant d’énergie qu’un séisme de magnitude 7,5. Comprendre ces glissements lents et leurs relations avec les séismes ordinaires est donc fondamental pour mieux évaluer le risque sismique. Or, pour la première fois, des chercheurs viennent de démontrer qu’un séisme lent peut déclencher un séisme classique. Les chercheurs de l’Institut des sciences de la Terre (CNRS/Université Grenoble Alpes/IRD/Université Savoie Mont Blanc/IFSTTAR)1, avec des collègues de l’université de Mexico, ont montré que le séisme de magnitude 7,3 qui s’est produit à Papanoa le 18 avril 2014 était la conséquence d’un glissement lent initié deux mois plus tôt dans la région d’Acapulco (État mexicain de Guerrero).
séismes subduction

© Nathalie Cotte / CNRS. Séismes:Une station GPS permanente au cœur de la lacune sismique de Guerrero, surplombant la baie d’Acapulco (ACAP).

 

 

 

Les géophysiciens auteurs de la découverte travaillent depuis de nombreuses années dans cette zone côtière, où la plaque océanique des îles Cocos passe sous la plaque nord-américaine.

Plaques tectoniques

Voir le communiqué de presse du CNRS:cp_seismes_lents_web
séismes

@Nathalie Cotte / CNRS.
Une station GPS permanente, sur le toit de l’école de Papanoa, lieu de l’épicentre du séisme d’avril 2014 (station PAPA).

Pour en savoir plus : Connaissez-vous les séismes lents ? un article de CNRS le Journal paru le 7 avril 2016.

A3/ LA TECTONIQUE DES PLAQUES

 Le cours : A3/ LA TECTONIQUE DES PLAQUES

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I /La Terre est découpée en plaques .Que nous apprennent les séismes et les volcans ?

1/ en surface

En comparant les cartes réalisées pour les volcans et les séismes, nous voyons que la surface du globe est morcelée en vastes zones stables, les plaques.

-Voir le lien Animation séismes volcanisme plaques

 Les limites des plaques correspondent à des zones très actives, les frontières des plaques (dorsales, fosses …).

 2/ Quelle est la structure en profondeur ?

L’intérieur de la Terre est  constitué  de couches superposées, qui se distinguent par leur état solide, liquide…

  Comment le  savons-nous ?.

Les sismologues Mohorovicic (en 1909), Gutenberg(en 1912) et Lehmann (en 1936) ont réussi à déterminer l’état et la densité des couches par l’étude du comportement des  ondes sismiques lors des tremblements de Terre (La vitesse de propagation des ondes sismiques est différente selon la densité de la matière).

La variation de la vitesse des ondes sismiques permet donc  de distinguer les différentes couches terrestres, en particulier  la lithosphère rigide et l’asthénosphère qui l’est moins.

-Voir le lien  Ondes sismiques et structure de la terre

Source

La croûte et le manteau supérieur forment un ensemble rigide : la lithosphère (plaque tectonique).

En dessous, l’asthénosphère est une partie du manteau moins rigide

3/ Quelles roches ?

La croûte est constituée en grande partie de granite dans les aires continentales et de basalte dans les aires océaniques.

 Le manteau est composé de péridotite.

Péridotite Source ac-Besançon

 II / Les plaques sont animées de mouvements qui transforment la lithosphère.

  1/ Un peu d’histoire

-En 1912, Alfred WEGENER, physicien et météorologue, expose pour la première fois à la communauté scientifique sa théorie sur « la  dérive des continents ». Voir le dossier http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s1/derive.html

NB : Vidéo en classe « La tectonique des plaques »

     – Et Aujourd’hui ?

 La théorie de la tectonique des plaques, admise par la communauté scientifique, est considérée comme l’une des plus grandes théories conçues par l’homme au XXème siècle.

.Elle explique les tremblements de terre, les volcans, la déformation de la croûte terrestre et la formation des grandes chaînes de montagnes.

 Liens

Les mouvements des plaques

Animation rift et dorsale

 2/ les mouvements des plaques

a/ Les plaques s’écartent ou se rapprochent à des vitesses de l’ordre du cm/an.

  Les plaques s’écartent au niveau des dorsales

Schéma d’une  dorsale (Svt ac-dijon)

 Les volcans basaltiques sous-marins sont associés aux dorsales océaniques.

Laves en  coussins au niveau d’une dorsale(le poids de l’eau empêche la montée du magma vers la surface) source

 Au niveau des dorsales océaniques, l’activité magmatique crée des sources hydrothermales chaudes,telles ce « fumeur noir »

Source : http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=3877

Les dorsales ne correspondent pas à des remontées de manteau s’enracinant profondément, mais à des remontées superficielles, initiées par le déplacement des lithosphères, simplement pour compenser leur écartement relatif. Elles  participent pas (ou peu)  à la mise en mouvement des plaques.

Les plaques  se rapprochent et s’enfouissent au niveau des fosses océaniques :

On parle alors de subduction (Vient du Latin, “ sub ” signifiant “ dessous ” et “ ducere ” « conduire »).

Schéma d’une subduction (Svt ac-dijon) 

 

 

Observation d’une fosse océanique à une limite de plaque : Chaîne des Andes (Subduction) Source http://sig-en-svt.ovh.org/presentation_sig-en-svt.htm

Les subductions correspondent à des plongements très profonds de la lithosphère ; elles mettent en mouvement les plaques lithosphériques (au moins les plaques rapides).

 Voir les animations :

La naissance d’une dorsale et d’un rift (lien)

Subduction (lien)

 – Le fonctionnement d’une dorsale, l’accrétion (lien)

-b/ L’affrontement des plaques engendre des déformations de la lithosphère et aboutit à la formation de chaînes de montagnes.

Exemple: voir l’animation :la  formation de Himalaya 

L’himalaya est le résultat de la collision de la plaque indienne et de la plaque eurasienne .

formation de l’ Himalaya

La lithosphère océanique qui séparait l’inde et l’Asie a été absorbée par une subduction, l’océan s’est fermé ; lorsque les deux lithosphères continentales se sont affrontées , l’inde a embouti le continent asiatique l’Himalaya s’est formé .

Chaîne de montagne à une limite de plaque : Himalaya (Collision)Source http://sig-en-svt.ovh.org/presentation_sig-en-svt.htm

c/ Le mouvement des plaques lithosphériques sur l’asthénosphère assure le déplacement des continents, l’ouverture et la fermeture des océans.

Formation d’un océan (http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s3/formation.ocean.html)

Observation d’un jeune océan à une limite de plaque (Mer Rouge)

Source

Les Alpes telles qu’on les connaît actuellement résultent  de l’ouverture, puis de la fermeture d’un océan :

Elles proviennent d’un ancien océan, Thétys.

Lorsque le continent africain s’est rapproché de l’Europe, le plancher océanique, plus dense, s’est enfoncé dans le manteau. La collision a créé une chaîne de montagne : les alpes. 

En s’enfonçant, le plancher a laissé quelques  roches caractéristiques en surface.

Au sommet des Alpes, dans le massif du Chenaillet  on peut observer des  laves en forme d’oreillers typiques des fonds marins.

Schéma bilan de la tectonique des plaques :

Source ac-Nantes

Bilan

La partie externe de la Terre est formée de plaques lithosphériques rigides qui reposent sur l’asthénosphère moins rigide .

 Ces plaques se déplacent:

– 1 / elles s’écartent au niveau des dorsales océaniques où se forme le plancher océanique basaltique ( zone de divergence ).

-2 /  elles se rapprochent dans les zones de convergence:

  – La plaque la plus lourde (portant l’océan )  s’enfonce dans l’asthénosphère ( subduction ) au niveau des fosses océaniques .

  – Lorsque deux plaques s’affrontent ( collision ) des chaines de montagnes se forment .

Conclusion

Les subductions correspondent à des plongements très profonds de la lithosphère ; elles mettent en mouvement les plaques lithosphériques (au moins les plaques rapides).

Les dorsales ne correspondent pas à des remontées de manteau s’enracinant profondément, mais à des remontées superficielles, initiées par le déplacement des lithosphères, simplement pour compenser leur écartement relatif.

Les dorsales ne participent pas (ou peu) à la mise en mouvement des plaques

 Droits réservés - © 2010 S. Labrosse, P. Thomas

Droits réservés – © 2010 S. Labrosse, P. Thomas

 Pour approfondir …

faire-le-point-sur-la-tectonique-des-plaques-document-pour-les-professeurs

Marcher sur le plancher océanique; ophiolites, obduction

– Voir le dossier complet sur la théorie de la tectonique des plaques  http://www.insu.cnrs.fr/a2667,comment-bougent-continents.html

– Quelques pages du CNRS (centre national de recherche scientifique)

Les deux types de subduction (lien)

Subduction et volcans (lien)

Subduction et séismes‘lien)

Un océan né et à naitre (lien)

– L’Islande sur la dorsale médio-atlantique (lien)

– Voir le lien site planet-terre

Tectonique des plaques et dérive des continents :

https://lewebpedagogique.com/arnaud/2013/06/28/svt-4-derive-des-continents-et-tectonique-des-plaques/

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Une nouvelle île est née dans le sud de la mer Rouge

Le 19 Décembre 2011, quelques pêcheurs sur la mer Rouge ont précisé avoir vu une éruption sur l’île de Saba ….

« Le même jour, le Ozone Monitoring Instrument (OMI) sur les satellites Aura de la NASA a enregistré une hausse du niveau dioxyde de soufre (SO ?) au-dessus du sud de la mer Rouge.

Le lendemain (20 Décembre), le spectroradiomètre à résolution modérée sur le satellite EOS a détecté un panache volcanique provenant d’une éruption sous-marine à environ 1,5 km au sud de l’île Haycock, ou 12 km au nord-est du Jebel Zubair. 

C’est la première éruption de l’archipel de Zubair, au moins depuis 1846. » source http://sciencythoughts.blogspot.com/2011/12/eruption-in-zubair-archiapelago-in.html

Voici deux images de la NASA montrant la naissance de cette île /Source http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=76801 :

vue du 23 Décembre 2011

vue du 24 Octobre 2007

Pourquoi cette activité volcanique?

C’est une des  conséquences de la divergence entre deux plaques : la plaque Arabique et la plaque Africaine.

source:http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s1/1.22.jpg

schéma simplifié du rift africain /source wikipédia auteur Sémhur

La séparation entre ces deux plaques tectoniques va faire remonter du magma qui peut alors se retrouver en surface.

La formation de la Mer Rouge:   

La complémentarité des côtes de la mer Rouge montre qu’elle résulte d’une ouverture progressive entre l’Afrique et l’Arabie. Les fonds de la mer Rouge sont constitués d’une croûte océanique qui se met en place depuis 20 millions d’années à partir d’une dorsale située dans sa région axiale

source ici

Voir le diaporama ici oceanis

Voir l’animation / naissance d’une dorsale, sédimentation et paléomagnétisme associés.

Voir le cours  sur la tectonique des plaques ici